Equipe Glycobiologie Marine

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Glycobiologie Marine

Les parois d’algues contiennent une grande diversité de polysaccharides originaux qui n’ont pas d’équivalents chez les plantes terrestres. Ces polysaccharides sont fortement anioniques et sont, soient sulfatés comme les agars et les carraghénanes constitutifs des parois des algues rouges ou les fucanes présents chez les algues brunes, soient riches en acide uronique comme les alginates, synthétisés par les algues brunes.

L’équipe s’intéresse à l’identification et à la caractérisation d’enzymes impliquées dans la dégradation, la modification et la biosynthèse des polysaccharides d’algues (CAZymes, Carbohydrate Active enZymes). Notre activité de recherche s'étend de l’identification de nouveaux gènes dans les génomes à la caractérisation biochimique des CAZymes, en passant par la détermination de leur structure tridimensionnelle par cristallographie. Notre intérêt ne porte pas seulement sur les domaines catalytiques mais s’étend également aux modules dits « accessoires » qui assistent la catalyse en dirigeant et fixant les enzymes à leurs substrats, complexes et récalcitrants.

Nous sommes de plus en plus confrontés à exploiter des données de séquences de génomes entiers. L’émergence au niveau national et international de données génomiques sur des bactéries et des algues marines ouvre l’accès potentiel à de nombreuses enzymes de dégradation, de modification et de biosynthèse de polysaccharides algaux. Cependant, avec ce grand flux d’information au niveau des séquences, nous nous rendons compte que le nombre de protéines de fonctions inconnues ou hypothétiques croit également de façon exponentielle. Ce grand écart, entre le nombre de séquences connues et les informations expérimentales disponibles les concernant, s’applique à toutes les voies métaboliques et fonctionnelles du vivant, mais touche plus particulièrement les milieux encore peu étudiés, tels que le milieu marin. Ainsi les génomes d’organismes marins contiennent souvent jusqu’à 60 % de protéines hypothétiques ou conservées, pour lesquelles aucune étude expérimentale n’a été conduite. Pour pallier à ce grand flux de cibles potentielles, l’équipe "Glycobiologie Marine" a initié un programme de post-génomique à moyen débit s’articulant sur trois volets principaux :

(A). Le recensement, l’analyse et la sélection bioinformatique chez des bactéries et algues marines des gènes codant des enzymes de dégradation, de modification et de biosynthèse des polysaccharides algaux, et ceci en s’intéressant également au contexte génomique. Cette étape permet non seulement d’identifier des cibles intéressantes à étudier dans des voies métaboliques ou cataboliques encore peu explorées, mais aussi d’avoir une vision évolutive des voies métaboliques/cataboliques des polysaccharides marins et leurs enzymes/protéines associées.

(B). Le clonage et l’expression des gènes  cibles de façon recombinante par une approche à moyen débit.

(C). La cristallisation suivie de l’étude structurale et fonctionnelle des protéines cibles. La détermination de la structure des protéines cibles est systématiquement accompagnée d’une étude biochimique détaillée en faisant appel à de multiples techniques comme la chromatographie, la spectroscopie, la calorimétrie et l’enzymologie.

Pour faire face à l’évolution actuelle des questions vers la problématique de la « biologie des systèmes intégrés », nous développons actuellement des outils génétiques pour établir une banque de mutants de la bactérie marine hétérotrophe Zobellia galactanivorans, ainsi que la mise en place d’analyses transcriptomiques de la même bactérie, en conditions de croissance différenciées par la présence ou l’absence de divers polysaccharides pariétaux de macro-algues en tant que seules sources de carbone. Nous développons également des approches fonctionnelles, utilisant des sondes immunohistochimiques pour la détection et l’analyse par imagerie in situ des polysaccharides dans les parois d’algues. Ces nouvelles approches permettront de situer nos résultats sur les fonctions biochimiques au niveau moléculaire dans une vision plus intégrée des métabolismes originaux (impliquant les glucides) des macroalgues et bactéries marines.